DE2041470C3

DE2041470C3 - Superimposition device for very short electromagnetic waves

Info

Publication number: DE2041470C3
Application number: DE19702041470
Authority: DE
Inventors: Egmont Gabler; Wolfgang Dipl.-Ing. Ulmer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-08-20
Filing date: 1970-08-20
Publication date: 1974-12-19
Also published as: FR2103395B1; YU213171A; AT308825B; NL150974B; DE2041470B2; SE376341B; GB1357187A; AU3259471A; YU34951B; AU466208B2; FR2103395A1; DE2041470A1; NL7111540A; BE771603A; JPS526564B1; IT940441B

Description

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angestrebt Man erhält auf diese Weise Mikrowellen- Hochpaß und einem Tiefpaß besteht, die eingangsenergiequellen, die sich in einfacher Weise auf- seitig parallel geschaltet sind. Die Grenzfrequenz von bauen lassen und bei denen die in Wärme umgesetzte Hochpaß und llefpaß ist jeweils zwischen der Energie nennenswert geringer als bei den bisher be- Grundschwingung und der ersten Harmonischen Ueschriebenen Lösungswegen ist. Diesem Sachverhalt 5 gend gewählt Dadurch gelangen die Harmonischen kommt deshalb besondere Bedeutung zu, weil die und so auch die mit der dreifachen Frequenz (3/₀) zu geometrischen Abmessungen derartiger Mikrowellen- einem Bandpaß BP, der die geforderte Harmonische, erzeuger sehr klein sind und demzufolge die Wärme- in diesem Fall die dritte, mit einer Frequenz von Probleme mit dem erfindungsgemäßen beschriebenen etwa 2100 MHz aussiebt Bei der angenommenen Weg besser beherrschbar sind. Durch den Fortfall io Klirrdämpfung und unter Berücksichtigung der üblider Vervielfacherketten wird auch das bei dwsen auf- chen Verluste steht dann am Ausgang des Bandpastretende, dem Oszillatorrauschen hinzuzuaddierende ses BP bei der dritten Harmonischen eine Oberwel-Rausdicn vermieden. lenleistung von etwa 25 Milliwatt zur Verfügung. FürDesired In this way, microwave high-pass filters and a low-pass filter are obtained, the input energy sources which are simply connected in parallel on one side. The cut-off frequency of let build and in which the high-pass and low-pass converted into heat is in each case significantly lower between the energy than with the previously described fundamental oscillation and the first harmonic. This fact 5 quietly selected This will take the harmonics is therefore particularly important because so even those with three times the frequency _(3/0) such to geometric dimensions microwave a bandpass filter BP, the, producers are very small, the required harmonic and consequently the heat - in this case the third, with a frequency of problems with the described according to the invention about 2100 MHz sifts out when the assumed path can be better controlled. By the elimination io distortion attenuation and considering the üblider Vervielfacherketten also the surfaces at dwsen up losses is then stands at the output of Bandpastretende, the oscillator noise hinzuzuaddierende ses a Oberwel BP-Rausdicn avoided at the third harmonic. power output of around 25 milliwatts is available. for

An den Ausgang des Tiefpasses, dessen Grenzfre- den Überlagerer M wird bei Verwendung üblicherAt the output of the low-pass filter, the borderline of which is superimposed, M becomes more common when used

quenz zwischen der Grundschwingung und der ersten 15 Halbleiterdioden jedoch wesentlich weniger Über-frequency between the fundamental oscillation and the first 15 semiconductor diodes, however, significantly less excess

Harmonischea liegend gewählt ist, ist eine auf der lagerungsschwingungsleistung benötigt; nämlich etwaHarmonic a is chosen horizontally, one on the lateral vibration power is required; namely about

Grundfrequenz des Oszillators arbeitende Frequenz- 2,5 Milliwatt, bezogen auf den Anschluß 3 der Rich-Base frequency of the oscillator working frequency - 2.5 milliwatts, based on connection 3 of the direction

nachregeleinrichtung angeschaltet. tungsgabel. Durch die Einfügung eines Dämpfungs-readjustment device switched on. service fork. By inserting a damping

Die erfinJungsgemäße Ausbildung des Oszillators reglere DA 1 mit einem Regelumfang von 10 bis hat ferner den Vorteil, daß ohne großen Aufwand 20 20 dB wird die am Ausgang des Bandpasses BP voreine zusätzliche Winkelmodulation (Phasen- b?w. handene Oberwellenenergie entsprechend abge-Frequenzmodulation) vorgesehen werden kann, in- schwächt. Dadurch wird eine zusätzliche Entkoppdem die Grundschwingung des Oszillators mittels lung des freischwingenden Oszillators von dem einer Blindwiderstandssteuerung unmittelbar beein- eigentlichen Verbraucher erzielt. Wesentlich ist weiflußt wird. a₅ terhin, daß am Tiefpaßausgang der Weichenschal-Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines tung W die dort vorhandenen etwa 500 Milliwatt Ausführungsbeispiels näher erläutert. Grundwellenleistung für die Frequenzregelung zurThe erfinJungsgemäße training of the oscillator reglere DA 1 with a control range from 10 to also has the advantage that without any great effort 20 20 dB the voreine at the output of the bandpass filter BP additional angle modulation (phase b? W. Handene harmonic energy corresponding abge frequency modulation) can be provided, weakens. As a result, an additional decoupling of the basic oscillation of the oscillator is achieved by means of the free-running oscillator from the consumer that is directly affected by a reactance control. What is essential is white flow. a ₅ therhin that at the low-pass output of the switch switch-Below, the invention is explained in more detail using a device W, the approximately 500 milliwatt exemplary embodiment present there. Fundamental power for frequency control for

In der der Erläuterung der Erfindung dienenden Verfügung stehen. Auch hier kann über einen Dämp-In the explanation of the invention are available. Here, too, a damping

Zeichnung zeigt fungsregler DA 2 einerseits für eine ausreichendeDrawing shows fungus regulator DA 2 on the one hand for sufficient

F i g. 1 im Blockschaltbild eine Überlagerungsein- 30 Entkopplung der Frequenzregeleinrichtung hinsicht-F i g. 1 in the block diagram shows a superimposition in 30 decoupling of the frequency control device with regard to

richtung und lieh einer störenden Rückwirkung auf den Ausgangdirection and lent a disruptive effect on the outcome

F i g. 2 ein Schaltbild des hierbei zur An-vendung des Oszillators G gesorgt werden und andererseitsF i g. 2 shows a circuit diagram of the use of the oscillator G and on the other hand

kommenden Oszillators. der erforderliche Pegel für die Ansteuerung der Fre-coming oscillator. the level required to control the fre-

In der F i g. 1 ist der Fall eines sogenannten Emp- quenznachregeleinrichtung eingestellt werden. Die fangsmischers in einem Richtfunkgerät dargestellt. 35 Frequenznachregeleinrichtung ist mit AFC bezeich-Die Empfangsschwingungen mit der Frequenz fe ge- net und besteht aus einem durchstinimbaren Mikrolangen über ein Bandpaßfilter BPE zu einer Rieh- wellenresonator hoher Güte und hoher thermischer tungsgabel RG und über diese zu dem eigentlichen und zeitlicher Konstanz. Die Durchstimmung der Überlagerungsteil, d. h. zu dem Mischer M. Die Frequenznachregeleinrichtung AFC und die des Os-Richtungsgabel ist in an sich bekannter Weise ausge- 40 zillators G können mechanisch sowie elektrisch in führt und beispielsweise mit Halbleiterdioden be- Gleichlauf gebracht werden.In FIG. 1 is the case of a so-called frequency readjustment device. The catch mixer shown in a radio relay. 35 Frequency adjustment device is denoted by AFC The received oscillations with the frequency fe and consists of a controllable micro-length via a band-pass filter BPE to a high-quality wavy resonator and high thermal processing fork RG and via this to the actual and temporal constancy. The tuning of the superimposition part, ie to the mixer M. The frequency readjustment device AFC and that of the Os direction fork is in a known manner, the oscillator G can be fed mechanically and electrically and synchronized with semiconductor diodes, for example.

stückt. Vom Ausgang der Überlagerungsstufe M wird In der F i g. 2 ist der eigentliche Oszillator G in beim Ausführungsbeispiel das Zwischenfrequenzsi- Verbindung mit der Weichenschaltung W in einigen gnal ZF für die weitere Verwertung entnommen. Die Details dargestellt. Schematisch ist ein Gehäuse Frequenz fe der Empfangsschwingung liege beispiels- 45 durch stark ausgezogene Linien gezeigt, welches weise zwischen 2151 und 2256MHz. Die Frequenz durch zwei Trennwände in drei Kammern unterteilt des Zwischenfrequenzsignals ZF betrage 70 MHz. ist. Die Kammer I enthält den frequenzbestimmenden Demzufolge muß der Überlagerungsstufe M über den Resonanzkreis hoher Güte des Oszillators, die Kamnoch freien Anschluß der Richtungsgabel die Über- rner II enthält das aktive Element der Oszillatorlagerungsschwingung mit der Frequenz fü zugeführt 50 schaltung mit den entsprechenden Schaltelementen werden, die der Summe oder der Differenz zwischen der Betriebsstromversorgung und die Kammer IH der Empfangsschwingung und der Zwischenfre- umschließt den Hochpaß- und Tiefpaßteil der Weiquenzschwingung entspricht. Die Überlagerungs- chenschaltung W, den Bandpaß BP und den Dämpschwingung mit der Frequenz fü liefeit der an den fungsregler iler Frequenznachregelschleife. Der ReAnschluß 3 angeschaltete Oszillatorteil. Dieser Oszil- 55 sonanzkreis besteht aus einem Koaxialleitungsresolatorteil besteht aus einem im Bereich um 700 MH? nator mit dem Innenleiter Ki, der mit einer einstellbei der Frequenz /_n schwingenden Grundosziliator G. baren Dachkapazität C zur Frequenzabstimmung der in stark übersteuertem Zustand betrieben wird. versehen ist. An einem Punkt niedriger Impedanz Der Oszillator ist ein Transistoroszillator und gibt sind an den Innenleiter Ki zwei aus einer Kapazitätsbei einer aufgenommenen Gleichstromleistung von 60 diode D_K , bzw. D_Ki und einem Kondensator C, 3 Watt eine Grundwellenleistung im Frequenzbereich bzw. C, bestehende Serienkreise angeschlossen, bei um 700 MHz in der Größenordnung von 500 Milli- denen am Verbindungspunkt zwischen Kapazitätswatt ab. Durch entsprechend starke Ankopplung des diode und Kondensator jeweils eine an das Gehäuse Oszillatorausgangs ist die Klirrdämpfung für die in geführte Induktivität L₁ bzw. L₂ angeschaltet ist. Die diesem Fall geforderte dritte Harmonische relativ ge- 65 Zuführung der Nachregelspannung U_AFC für den ring; sie wird in diesem Fall mit etwa 13 dB ange- Oszillator erfolgt dabei über eine geschirmte Gehäunommen. An den Ausgang des Oszillators G ist eine sedurchführung. Über die Kapazitätsdiode D^₂ Weichenschaltung W angeschlossen, die aus einem und die Kapazität C, wird ein zusätzliches Dienstge-pieces. From the output of the superposition stage M , In FIG. 2 the actual oscillator G is taken in the exemplary embodiment, the intermediate frequency connection with the switch circuit W in a few signals ZF for further utilization. The details shown. A housing frequency fe the received oscillation is shown schematically, for example, by strong lines, which is between 2151 and 2256 MHz. The frequency of the intermediate frequency signal ZF, divided into three chambers by two partition walls, is 70 MHz. is. The chamber I contains the frequency-determining. Consequently, the superposition stage M must be supplied via the high-quality resonance circuit of the oscillator, the connection of the direction fork that is still free, the overrner II contains the active element of the oscillator bearing oscillation with the frequency for the circuit with the corresponding switching elements the sum or the difference between the operating power supply and the chamber IH of the received oscillation and the intermediate frequency encloses the high-pass and low-pass parts of the frequency oscillation. The superimposing circuit W, the bandpass filter BP and the damping oscillation with the frequency for the fed to the function controller iler frequency readjustment loop. The Re connection 3 connected oscillator part. This oscillating circuit consists of a coaxial line resolver part consists of a part in the range around 700 MH? nator with the inner conductor Ki, which is operated with a basic oscillator G. which can be _{set at the frequency (s) to adjust the frequency in the strongly overdriven state.} is provided. At a point of low impedance the oscillator is a transistor oscillator and gives to the inner conductor Ki two of a capacitance with an absorbed direct current power of 60 diode D _K , or D _Ki and a capacitor C, 3 watts a fundamental wave power in the frequency range or C, existing Connected series circuits, at around 700 MHz in the order of 500 milliards at the connection point between capacity watts. _{The distortion attenuation for the inductance L 1} or L ₂ fed into is switched on by means of a correspondingly strong coupling of the diode and capacitor each one to the housing oscillator output. The third harmonic this case required relative overall 65 supplying the Nachregelspannung U _AFC for the ring; In this case, it is activated at around 13 dB. The oscillator is carried out via a shielded housing. At the output of the oscillator G there is a bushing. Connected via the capacitance diode D ^ ₂ switch circuit W , which consists of one and the capacitance C, an additional service

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sprach DG auf die Oszillatorschwingung aufmoduliert. Die Zuführung der Diodenvorspannung U_v erfolgt ebenfalls über geschirmte Gehäuse- oder Trennwanddurchführungen. Das aktive Element der Oszillatorschaltung ist ein Transistor T, der in KoI-lektorgrundschaltung betrieben wird. Die Basis des Transistors T ist über einen einstellbaren Kondensator C,''mit dem Innenleiter Ki des Koaxialleitungsresonators verbunden. Am Emitter ist ebenfalls ein einstellbarer Kondensator C,' angeschlossen, über den die Oszillatorschwingung ausgekoppelt wird. Die Zuführung der Transistorvorspannungen erfolgt über ohmsche und induktive Schaltelemente, deren Werte für das dargestellte Ausführungsbeispiel in der Fig. 2 eingetragen sind. Die dritte Kammer enthält den Hochpaß- und Tiefpaßteil der Weichenschaltung W, den Bandpaß BP and den Dämpfungsregler der Frequenznachregelschleife. Der Hochpaß besteht aus der Längskapazität C, und der Querinduktivitätsaid DG modulated onto the oscillator oscillation. The diode bias voltage U _v is also supplied via shielded housing or partition wall bushings. The active element of the oscillator circuit is a transistor T, which is operated in the basic KoI lektor circuit. The base of the transistor T is connected to the inner conductor Ki of the coaxial line resonator via an adjustable capacitor C, ″. An adjustable capacitor C 'is also connected to the emitter, via which the oscillator oscillation is decoupled. The transistor bias voltages are supplied via ohmic and inductive switching elements, the values of which are entered in FIG. 2 for the exemplary embodiment shown. The third chamber contains the high-pass and low-pass parts of the switch circuit W, the bandpass filter BP and the attenuator of the frequency readjustment loop. The high-pass filter consists of the series capacitance C and the shunt inductance L_s und ist über die Anzapfung der Querinduktivität L₄ mit dem Bandpaß verbunden, bestehend aus der Längskapazität C, den Querkapazitäten C₄ und C₆ und den parallel zu den Querkapazitäten C₄ bzw. C₆ liegenden Induktivitäten L₄ und L₅. An einer Anzapfung der Induktivität L₆ wird die ausgesiebte Harmonische der Frequenz 3_fQ entnommen, die, wie in F i g. 1 gezeigt und vorstehend erläutert, über den Dämpfungsregler DR 1 und die Richtungsgabel RG dem Mischer zugeführt wird. Der Tiefpaß zur Aussiebung der Grundschwingung besteht aus der Längsinduktivität L₆ und der Querkapazität C₇. An diesen Tiefpaß schließt sich der Dämpfungsregler DR 2 an, bestehend aus einer π-Schaltung der Widerstände R₁, R₂ und R₃. Die gedämpfte Grundschwingung /₀ wird danach der Frequenznachregeleinrichtung AFC zugeführt und wird, ebenso wie die dritte Harmonische, über geschirmte Durchführungen aus der Kammer III herausgeführt.L _s and is connected to the bandpass filter via the tap of the shunt inductance L ₄ , consisting of the series capacitance C, the shunt capacitances C ₄ and C ₆ and the inductances L ₄ and L ₅ lying parallel to the shunt capacitances C ₄ and C ₆ . At a tap of the inductance L ₆ _{, the filtered out} harmonic of the frequency 3 fQ is taken, which, as shown in FIG. 1 and explained above, is fed to the mixer via the damping controller DR 1 and the direction fork RG. The low-pass filter for filtering out the fundamental oscillation consists of the series inductance L ₆ and the transverse capacitance C ₇ . This low-pass filter is followed by the attenuation controller DR 2, consisting of a π circuit of the resistors R ₁ , R ₂ and R ₃ . The damped fundamental _{oscillation / 0} is then fed to the frequency readjustment device AFC and, like the third harmonic, is led out of chamber III via shielded bushings.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

is used to regulate the frequency and phase of an oscillator that runs freely on this frequency and whose output energy is

1. Superimposing device is brought to the required frequency for a very short time, electromagnetic waves with a mixer, 5 in both cases are a not inconsiderable problem a frequency multiplier causing a harmonic wall is necessary as superposition oscillation, see an overdriven, freely oscillating os- and the oscillators need for a relatively high zillator is supplied, thereby marked performance can be designed, although usually only one shows that the oscillator (G), which is required in the low power. Partly have to art is operated in a strongly overdriven state, io also amplifier inserted between individual stages that at the required harmonics are to be mentioned in order to achieve a sufficiently high control of the worth more vibration energy is available than to ensure in the frequency multiplier. Such the mixer (Af) is required, a transi superposition device with a frequency multiplier oscillator is in the basic collector circuit, brazen is, for example, in the magazine "NTZ" and that the oscillator (G) is described in parallel with the 15 1968, pp. 40 to 45.

th inputs of a low-pass filter (TP) and a superimposing device of the input

High-pass (HP) and the output of the high-named type, in which the vibrations with the pass a the required output frequency required as Nutzsclrvingung is not generated by frequency harmonics sifting bandpass (BP) in the multipliers, but directly from the rie with a Attenuator (DK 1) is derived after ₂₀ basic oscillator oscillation, is switched by L the German patent application B8828, class 2la,

2. Overlay device according to claim I ₇ Gr. 24/01, published on October 31, 1951, marked by the fact that at the end of the know. In such devices, however, low-pass filter (TP), whose cut-off frequency between the frequency stabilization at the high frequencies of the fundamental oscillation and the first harmonic, causes relatively great difficulties, if the effort is chosen to be lying, one should not be driven too high on the fundamental frequency .

frequency of the oscillator (G) working frequency is also by the German patent

readjustment device (AFC) is switched on. 736430 a heterodyne receiver for ultra-short waves known, in which to form the intermediate

30 frequency a haromonic of the basic oscillator

vibration is used. The frequency of the harmonic oscillation is in a between Oscillator and mixer tube lying rectifier doubled and the harmonic multiplied

The invention relates to a superposition- 35 oscillations are in behind the rectifier

Screening device for very short electromagnetic sieve chains switched on.

Waves with a mixer, which is in addition to the signal frequency The specified in claim 1 invention

sequence a harmonic of an overdriven, freely based on the task of a superposition device

oscillating oscillator as superposition oscillation of the type described in the introduction

supply is supplied. 40 high frequency stability of the oscillator and possible

For such superimposing devices, which almost borrowed little effort.

for example in radio relay systems in the receiver and in the invention it is assumed that If necessary, oscillators are also used in the transmission branch with high modulation harmonic wave problems, it is important that they can generate low noise build-up to such an extent that sen with sufficiently high frequency constancy of the 45 that this can be used as useful power Superposition oscillation. In addition, it is desirable that these oscillators prove to be exwert that they let oscillators with extremely stable frequencies run completely in semiconductor technology, leads are. In order to realize these requirements, they are one that works on their fundamental oscillation two directions of development became known. Have with frequency readjustment device. Deliver both One direction of development is going from one to one, for example an oscillator at 700 MHz to one strong by means of an oscillating crystal, consumers coupled to a fundamental frequency generate a fundamental wave power frequency-stabilized basic oscillator assumed about 500 milliwatts and it will be accordingly whose output oscillation is operated by means of a high overdrive, then the distortion damping switched frequency multiplier to the required, for example still at the third harmonic in a harmonic relationship to the fundamental frequency is very small and is about 13 dB, i. h., at There is a high frequency output of about 2100MHz will. This harmonic serves as a reference frequency, which is 25 milliwatts available Supply for a free-running oscillator, which is also taken from the strong coupling of the consumer a frequency resetting device is on the bar and its frequency stability is exclusive Train oscillation is readjusted and the sufficient through the frequency stability of the fundamental oscillation accordingly emits vibration energy. When the other is determined. With an even stronger coupling of the The direction of development works the quartz-stabilized consumer supplies such an oscillator, for example the basic oscillator also in a relatively low way at the 6th harmonic, that is in this one Frequency and its output oscillation is 4200MHz, also still sufficient micro-frequency multiplied, but not to the frequency, 65 wave energy. While so far at hochfredie is actually needed later, but tried to use frequency-stable oscillators to reduce the output integer fraction of the same. Keeping this free service as low as possible is what frequency-multiplied oscillation of the basic oscillator of the invention a high harmonic power straight